Модуль манипулятора

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для построения манипуляторов модульной конструкции, несущих на конечном звене датчик визуальной информации системы технического зрения. Модуль снабжен дополнительным стыковочным узлом, имеющим части, расположенные первая - на корпусе, а вторая - на одном из концов выходного звена, выполненного в виде полого вала. Блок управления содержит цифроаналоговый преобразователь, регулятор, перестраиваемый генератор и последовательно соединенные между собой фазовый детектор, фильтр, ограничитель, синхронизатор и регистр сдвига. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

А1

ИФ О1) Э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЬ1

ПРИ Пкнт ССа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОР(;КОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Д1)g В 25 J 9/08, 17/00.гБ

1 (21) 4187989/23-08 (22) 28.01.87 (46) 23,07,90. Бюл. 11 27 (71)Донецкий филиал Института "ГипроIl углеавтоматизация (72) В.В. Некрасов, В.Ф. Раков, А.И. Шумейко, А,Б. Чернышев и А.Ю. Пылаев (53) 621,229.7(088;8) (56) О типизации прожппленных робо.тов. Издательство стандартов, 1976> с. 55.

2 (54) МОДУЛЬ ИАНИ1!УЛЯТОРА 1 (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для построения манипуляторов модульной конструкции, несущих на конечном звене датчик визуальной информации системы технического зрения, Целью изобретения является повышение надежности за счет обеспечения бесконтактной передачи электроэнергии и сигна-, лов управления. В корпусе 5 н выход ном звене модуля расположены части

1579769

5 !

15 стыковочных узлов, в которых через гибкие световоды 19 и 25 передаются оптические сигналы, например, промодулированные видеосигналом от телекамеры, Напряжение переменного тока подводится к обмотке 14, размещенной в цилиндрическом броневом сердечнике

)2, и одновременно к обмотке 15, параллельно соединенной с обмоткой 14, и на вход блока управления. Напряжение с обмотки 15 трансформируется на обмотку 23 и передается далее на обмотку 24, а затем - на последующие звенья манипулятора или на соединительный узел датчика визуальной информации ° Цилиндрическая форма сердечников 13 и 21 обеспечивает непреИзобретение относится к робототехнике и может быть использовано для

М построения манипуляторов модульной конструкции,, несущих на конечном звене датчик визуальной информации системы технического зрения, \

Целью изобретения является повыше30 ние надежности за счет обеспечения бесконтактной передачи электроэнергии и сигналов управления, На фиг, 1 показан модуль манипулятора, об щий вид, на фиг, 2 — функциональная схема модуля; на фиг. 3 — 35 разрез А-А на фиг.1; на фиг, 4 и 5 варианты установки модулей.

Модуль манипулятора содержит электродвигатель 1, редуктор 2 с червячной передачей 3, закрепленные на

40 фланце 4 корпуса 5, Выходное звено 6 выполнено в виде полого вала 7 и втулки 8, опирающихся на подшипники

9 и 10, установленные во фланцах 4 и 11 корпуса.

На корпусе 5 установлены цилиндрические броневые сердечники 12 и 13, образующие части соответственно первого и дополнительного стыковочных узлов с обмотками 14 и 15, установ- 50 ленными в изолирующих втулках 16 и размещенными в обоймах 17 и 18, В центральных отверстиях сердечников

12 и 13 закреплены концы гибкого световода 19 ° Обмотки 14 и 15 соединены 55 между собой параллельно.и одйовременяе подключены: > к первому входу бло- . ка,20 управления. На выходном звене рывную передачу электроэнергии при взаимном вращении выходного звена относительно корпуса 5. Поворот выходного звена модуля, кинематически связанного зубчатыми колесами 27 и

28 с датчиком положения 26, осуществляется электродвигателем 1 через червячную передачу 3. Управление поворотом обеспечивает блок управления, в котором команды в виде частотно-модулированного напряжения питания от обмотки 14 через выпрямитель, фазовый детектор, фильтр, ограничитель, синхронизатор, регистр сдвига, цифроаналоговый преобразователь и регулятор поступают к электродвигателю 1, 1 з п. флы, 5 ил.

I установлены цилиндрические броневые сердечники 21 и 22 соответственно дополнительного и второго стыковочных узлов с обмотками 23 и 24, а в центральных отверстиях сердечников 21 и 22 закреплены концы гибкого световода 25. К второму входу блока 20 управления подключен датчик 26 положения, кинематически связанный зубчатыми колесами 27 и 28 с валом 7, Выход блока 20 подключен к электродвигателю 1, Блок 20 управления (фиг.2 ) содержит выпрямитель 29 для питания электродвигателя 1 и остальных узлов блока. (линия питания на фиг,2 не показана ), последовательно соединенные фазовый детектор 30, фильтр 31, ограничитель 32, синхронизатор 33 регистр 34 сдвига, цифроаналоговый преобразователь 35 и регулятор 36.

Тактовый вход .регистра 34 подключен к выходу ограничителя 32, а второй и третий входы регулятора 36 — к выходам датчика 26 положения и выпрямителя 29. Управляющий вход генератора 37 подключен к выходу фильтра 31, à его выход — к третьему входу фазового детектора 30, первый и второй входы которого соединены с соответствующими входами выпрямите" ля 29 и выходами обмоток 14 и 15. Выход ведомого звена (магнитопровод 22 и выходной конец световода 25 ) стыкуются с аналогичным узлом последующего звена 38 (фиг. 4). Если модуль

5 15797 расположен в основании манипулятора или применяется самостоятельно, к корпусу 5 подключается комбинированный кабель, содержащий токоведущие жилы и гибкий световод и оканчивающийся стыковочным узлом 39 (фиг,4 и 5). Для крепления обоймы 17 предусмотрены посадочные поверхности в корпусе 5 и опоре 40, закрепленной на фланце 11. В зависимости от варианта установки модуля (фиг,4 и 5 ) крьппка 41 закрывает одну из посадочных поверхностей.

Иодуль работает следующим образом.

Напряжение переменного тока, подводимое к обмотке стыковочного узла

39, через магнитную связь индуктирует напряжение на выводах обмотки 14, ко- 20 торое поступает на обмотку 15 и вход блока 20 управления. Напряжение на обмотке 15 за счет трансформации передается на обмотку 23, далее на обмотку 24 и затем на последующие зве-, 25 нья 38, При включении электродвигателя 1 крутящий момент передается через червячную передачу 3 на полый вал 7,. а через зубчатые колеса 27 и 28 движение передается на датчик 26 положения. Части стыковочных узлов соосно состыкованы торцами и вращаются друг относительно друга. При этом цилиндрическая форма магнитопроводов

13 и 2! обеспечивает непрерывную передачу электроэнергии при взаимном вращении выходного звена 6 и корпу.са 5, Аналогично световой (оптический ) сигнал от узла 38 через совме- 40 щенные торцы световодов 25 и 19 по-. ступает на вход модуля и вводится в кабель связи через стыковочный узел 39.

Конструкция модуля обеспечивает 45 возможность и обратной передачи как электрических, так и оптических сигналов,.поэтому каждый из внешних стыкованных узлов может быть как входом, так и выходом, в завимости от того, к какому из них подключен источник электроэнергии.

Управление поворотом ведомого звена модуля обеспечивает блок 20 управления. Напряжение питания на входе линии связи подвергается частотной модуляции, при которой частота йапряжения изменяется по закону передаваемой команды, кодированной бинар69 6 ной последовательностью, Состоянию логического "0" соответствует частота Р„, а состоянию логической 1 частота Fg, Пусть для определенности частота Р F, Напряжение питания с выхода обмотки 14 поступает одновременно на выходы выпрямителя 29 и фазового детектора 30. Выпрямитель 29 преобразует входные напряжения переменного тока, которые поступают на питание всех узлов блока 20 управления. Генератор 37 охвачен петлей фазовой автоподстрсйки частоты (ФЛПЧ) посредством фазового детектора 30, фильтра 31 и настроен на частоту F . Когда в команде передается

1 состояние логического О, частота входного сигнала, поступающего на вхоц фазового детектора 30 с обмотки

14, равна F и сигнал ошибки на выходе фильтра 31 близок к нулю, При передаче разряда команды, содержащего логическую 1, частота входного сигнала принимает значение F<, и напряжение на выходе фильтра 31 изменяется (увеличивается} до тех пор, пока частота генератора 37 не станет равнои Г

Таким образом, выхоцнсе напряжение фильтра 31 повторяет значение бинарной кодовой последовательности, содержащей команду управления, Длительность переходного процесса в схеме с ФЛЛЧ обычно не менее десятков миллисекунд, поэтому фронты

BbDcopHbIx импульсов с фильтра оказываются пологими и непригодными для ðàботы последующих цифровых элементов, Формирование импульсов осуществляется ограничителем 32, например триггером Шмитта ° Сформированная кодовая последовательность поступает одновременно на входы регистра 34 сдвига, преобразующего последовательный код в параллельный, и синхронизатора 33, выделяющего из последовательной кодовой комбинации тактовый сигнал для управления регистром 34 сдвига, Параллельный код с выхода регистра

34 сдвига преобразуется цифроаналоговым преобразователем 35 в напряжение уставки, которое сравнивае ся в регуляторе 36 с текущим значением угл поворота выходного звена 6, снимаемым с датчика 26 угла поворота.

Сигнал ошибки управляет двигателем 1, питание на который поступает с выпрямителя 29 через регулятор 36. В за1579769 висимости от структуры регулятора 36 может быть осуществлено регулирование по положению (пропорциональный регулятор или по скорости (при наличии в составе регулятора дифференцирующего звена).

Использование инкрементного датчика позволяет реализовать многооборотйый режим, при котором код команды содержит информацию о числе оборотов, которое должен совершить модуль

Й остановиться, ормула изобретения

1. Модуль манипулятора, содержа щий установленный в корпусе привод перемещения выходного звена, два осНовных стыковочных узла, имеющих 1асти для соединения модулей и подключения к ним источника энергии, а также датчик положения выходного звена и блок управления приводом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения бесконтактной передачи электроэнергии и сигналов управления, он снабжен дополнительным стыковочным узлом, имеющим части, расположенные первая — на корпусе, а вторая — на одном из концов выходного звена, выполненного в виде. полого вала, при этом части первого и второго дсновных стыковочных узлов расположены;, соответственно, в корпусе и на другом конце полого вала, привод которого

«выполнен в виде электродвигателя„ установленного на корпусе, и редуктора, связывающего вал электродвигателя с этим полым валом,а каждая из час5 тей стыковочных узлов выбблнена в виде цилиндрического элемента броневого сердечника с расположенной внутри него обмоткой, и световода, конец которого расположен аксиально в сердечнике, причем концы каждого иэ све 0 товодов расположены в частях стыковочных узлов, расположенных, соответственно, на корпусе и на полом валу, а обмотки электрически связаны между

15 собой, 2. Модуль по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления содержит цифроаналоговый преобразо.— ватель, регулятор, управляющие входы которого соединены с выходами датчика положения и цифроаналогового преобразователя, выпрямитель, выход которого через регулятор связан с электродвигателем привода, пере25 страиваемый генератор и последовательно соединенные между собой фазовый детектор, фильтр, ограничитель, синхронизатор и регистр сдвига, выход которого, соединен с входом цифроаналогового преобразователя, при этом входы выпрямителя и фазового детектора соединены с обмотками части дополнительного стыковочного узла, расположенной на корпусе, управ35 ляющий вход перестраиваемого генера" тора связан с выходами фильтра, а вход последнего соединен с входом фа- зового детектора.

1579769

4-А

ФигЗ

Фиг.5

Составитель Ф. Майоров

Редактор А, Шандор Техред М,Ходанич Корректор M Пожо

Заказ !983 Тираж 702 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101